介紹了大型臥式真空退火爐的結(jié)構(gòu)及安裝特點(diǎn)，制定了安裝工藝及方案，并對均溫組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。整套設(shè)備的調(diào)試成功對大型真空爐的安裝調(diào)試具有重要的指導(dǎo)意義。

　　20 世紀(jì)中葉后，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的需要，現(xiàn)代熱處理工藝與設(shè)備技術(shù)快速發(fā)展。特別是近十幾年來，現(xiàn)代熱處理制造技術(shù)的飛速發(fā)展，成為當(dāng)今世界制造技術(shù)的重要領(lǐng)域^[1]。近年來，對高溫合金鋼的熱處理的要求越來越嚴(yán)格，而真空退火工藝是其中間和成品生產(chǎn)的重要工藝過程。它以熱處理清潔、經(jīng)濟(jì)、無污染、少氧化、變形小的特點(diǎn)越來越引起人們的重視^[2]。目前國內(nèi)外對于高溫合金鋼材料的需求主要有管材、棒材和板材，隨著對材料工藝的探索和研究^[3]，所需管材、棒材和板材的尺寸會逐漸增加，與之相適應(yīng)的真空退火爐的有效熱區(qū)尺寸也會隨之變長，且設(shè)備的其他配置如真空系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)也會隨之增多和增大，設(shè)備的結(jié)構(gòu)也會更為復(fù)雜。

　　由于此設(shè)備是均溫區(qū)尺寸為400m m ×400m m ×7000m m 的大型真空退火爐，設(shè)備的尺寸大，配置多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為保證材料的退火質(zhì)量，所以對設(shè)備的安裝、調(diào)試都提出很高的要求。

1、設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)

　　(1)均溫區(qū)：400m m ×400m m ×7000m m ；

　　(2)最高加熱溫度(爐溫)：1100℃；

　　(3)爐溫均勻性(真空狀態(tài)下)：±5℃；

　　(4)極限真空度：1.0×10^-4 Pa；

　　(5)工作真空度：5.0×10^-3 Pa；

　　(6)壓升率：≤0.2Pa/h；

　　(7)升溫時間：80 分鐘升溫至1100℃；

　　(8)抽氣時間：滿載預(yù)抽時間1.5h 達(dá)到工作真空度，其中高真空閥開啟后15min，真空度需要達(dá)到5.0×10^-3 Pa；

　　(9)加熱方式：當(dāng)馬弗管內(nèi)為真空狀態(tài)時，馬弗管進(jìn)入已預(yù)熱的臺車式加熱爐內(nèi)，進(jìn)行加熱。

　　(10)加熱功率：300kW ；

　　(11)總功率：400kW 。

2、設(shè)備主要結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

　　該大型真空退火爐主要由馬弗管、臺車式加熱爐、真空系統(tǒng)、裝料卸料系統(tǒng)、爐體高度調(diào)整系統(tǒng)、馬弗管支撐系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電源系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)組成，如圖1所示。由于真空爐均溫區(qū)的長度為7000mm ，為保證爐內(nèi)的溫度均勻性，僅設(shè)計(jì)單區(qū)加熱是無法滿足要求的，所以該設(shè)備的加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)為9 區(qū)加熱，每區(qū)單獨(dú)控溫，9 個熱區(qū)同時按一個升溫程序運(yùn)行加熱。并設(shè)計(jì)有特殊的隔熱屏裝置。

圖1 真空退火爐結(jié)構(gòu)圖

　　為保證馬弗管內(nèi)的真空度以及抽速的要求，設(shè)備配有2 套真空系統(tǒng)，每套真空系統(tǒng)由擴(kuò)散泵、羅茨泵、旋片泵及維持泵組成。在馬弗管的一端設(shè)有裝料卸料系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由送料臺車、料架、料框、牽引小車等結(jié)構(gòu)組成，如圖2 所示。料框在送料臺車上，牽引小車帶動送料臺車進(jìn)出馬弗管。馬弗管的另一端為臺車式加熱爐，加熱爐結(jié)構(gòu)的下端為行走臺車，上部分為加熱爐體，臺車可帶動加熱爐前后移動，并實(shí)現(xiàn)馬弗管的自動進(jìn)出，主要用于對馬弗管的加熱及冷卻。

圖2 裝料卸料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3、安裝工藝及方案

　　對于此真空退火爐設(shè)備的安裝，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，須制定嚴(yán)格的安裝工藝步驟，以確保安裝質(zhì)量。由于此設(shè)備的長度長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量較重、真空度等技術(shù)指標(biāo)要求較高，所以對設(shè)備安裝人員要求較高，在安裝前必須進(jìn)行的全面分析，對設(shè)備進(jìn)行充分了解。

　　3.1、設(shè)備安裝順序

　　此真空退火爐設(shè)備最主要的組裝件為馬弗管，同時它也是最基礎(chǔ)的組裝件。安裝時，如果馬弗管的高度、平行度和同軸度不能達(dá)到要求，會對其他零件的組裝造成很大的困難甚至無法安裝。所以馬弗管必須首先進(jìn)行安裝。根據(jù)要求將馬弗管安裝就位后，以馬弗管為基準(zhǔn)，進(jìn)行裝料卸料系統(tǒng)的安裝，裝料卸料系統(tǒng)的安裝主要注意牽引小車與送料臺車應(yīng)保持同心，并保證牽引小車及送料臺車與料架軌道與馬弗管內(nèi)軌道對齊，避免在進(jìn)出料時送料小車運(yùn)動不暢。接下來是對臺車式加熱爐的安裝，臺車式加熱爐主要分為三部分：底部臺車、加熱爐及液壓缸，如圖3 所示。液壓缸共4 個，臺車式加熱爐前后各有2 個液壓缸，位于底部臺車與加熱爐之間，主要起到支撐加熱爐及調(diào)節(jié)加熱爐中心高度的作用，前后液壓缸的行程分別是50m m 和100m m 。安裝時以就位好的馬弗管為基準(zhǔn)，適當(dāng)調(diào)整液壓缸的伸出尺寸，使加熱爐中心與馬弗管中心重合。此部分安裝結(jié)束之后，可對真空系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及電源系統(tǒng)進(jìn)行安裝。

圖3 臺車式加熱爐結(jié)構(gòu)圖

4、安裝調(diào)試

　　4.1、馬弗管的安裝

　　由于馬弗管的長度較長，只在前段有四個固定支腿，后端支腿為可移動狀態(tài)。為對其進(jìn)行調(diào)整需要在四個支腿上加墊鐵進(jìn)行水平調(diào)整，調(diào)整馬弗管時需要注意馬弗管內(nèi)送料車軌道的水平平行度、真空口處法蘭的垂直度、馬弗管前端爐門的垂直度，這樣可以保證送料系統(tǒng)可以順利進(jìn)出馬弗管、真空系統(tǒng)能正常安裝到位。

　　4.2、系統(tǒng)真空檢漏

　　在設(shè)備安裝完畢后，進(jìn)行系統(tǒng)抽真空試驗(yàn)。待羅茨泵開啟20min 后，馬弗管內(nèi)真空度為8Pa，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，此設(shè)備的某個地方存在微漏的地方。但由于此設(shè)備存在的密封節(jié)點(diǎn)較多，需要判斷的點(diǎn)也很多，所以需要對此設(shè)備進(jìn)行分段式檢漏，使用氦質(zhì)譜檢漏儀，漏率參數(shù)設(shè)置為1×10^-12 Pa·m³/s。先關(guān)閉設(shè)備主閥對真空系統(tǒng)部分單獨(dú)進(jìn)行檢漏，發(fā)現(xiàn)2 套真空系統(tǒng)并無漏點(diǎn)。打開設(shè)備主閥對馬弗管進(jìn)行檢漏，當(dāng)檢漏儀探針檢查均溫法蘭處時，檢漏儀出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象，再檢查馬弗管其他位置未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，說明漏點(diǎn)存在于均溫法蘭處，將設(shè)備均溫處法蘭取下發(fā)現(xiàn)此處的膠圈有破損，更換膠圈后再次進(jìn)行抽真空，抽到7.5×10^-1 Pa，沒有達(dá)到10^-2 數(shù)量級。最后對馬弗管內(nèi)部進(jìn)行加熱烘烤處理，羅茨泵開啟后真空度可以達(dá)到6×10^-2 Pa，達(dá)到了預(yù)期要求。

5、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

　　由于工件對爐內(nèi)均溫性要求非常高，所以在每爐工作之前，都需要進(jìn)行均溫測試，均溫組件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 改前均溫組件

　　由于均溫測試時，送料臺車上裝有用于綁偶的均溫偶架，需將熱偶的一端綁在均溫偶架上，熱偶隨著送料臺車進(jìn)入馬弗管內(nèi)，由于原均溫組件結(jié)構(gòu)是一根整偶插進(jìn)爐內(nèi)，這樣會造成料車進(jìn)出馬弗管很不方便。所以需要對均溫組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，改造后結(jié)構(gòu)如圖5 所示。將爐內(nèi)連接偶改為扁插頭型式，又因?yàn)闋t內(nèi)溫度高達(dá)到1100℃，所以將伸進(jìn)爐內(nèi)的扁插頭的材料改為陶瓷材料。經(jīng)過實(shí)踐，改后的均溫組件結(jié)構(gòu)更為方便耐用。

圖5 改后均溫組件

6、結(jié)論

　　經(jīng)過努力，此大型真空退火爐設(shè)備順利完成安裝調(diào)試工作，設(shè)備真空度達(dá)到1.0×10^-4 Pa，壓升率達(dá)到0.1Pa/h，均溫性達(dá)到4℃，產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，安裝質(zhì)量符合工藝設(shè)計(jì)要求。此設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先進(jìn)合理，設(shè)備的配套產(chǎn)品和功能也達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平，并能夠適應(yīng)長期、溫度、可靠的生產(chǎn)需求。

參考文獻(xiàn)

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